برنامه ریزی یک سنتز معطر: قرار دادن واکنش ها در ترتیب درست

هنگام برنامه ریزی برای سنتز ترکیبات معطر ساده، انتخاب واکنش های مناسب کافی نیست. شما همچنین باید آنها را به ترتیب درست قرار دهید! اگر مراقب نباشید، ممکن است در نهایت یک را بسازید پاراگراف– محصول زمانی که شما قصد ساختن یک متا ، یا برعکس!

---

1. سنتز ترکیبات معطر: “ترتیب عملیات” مهم است

تا به حال، ما جایگزینی معطر الکتروفیل را پوشش داده ایم [6 key reactions] [mechanism] [ortho-para-meta] و سپس واکنش های جایگزین های معطر [bromination & oxidation] [carbonyl reduction] [nitro reduction & Baeyer-Villiger].

پس چی؟! تنها کاری که ما انجام داده ایم این است که کارگاهی پر از ابزارهای جدید و درخشان را جمع آوری کرده ایم. ما در واقع نداریم استفاده شده آنها را برای هر چیزی هنوز!

پس بیایید با هدف ساختن مولکول‌های خاص، این واکنش‌ها را به ترتیب در کنار هم قرار دهیم.

ما با یک اصل کلیدی برای برنامه‌ریزی سنتز مولکول‌های معطر غیرقابل تعویض شروع می‌کنیم.

در برنامه ریزی یک سنتز، ترتیب انجام واکنش ها می تواند تأثیر مهمی بر نتیجه داشته باشد!

2. مثال شماره 1: متر-Bromonitrobenzene از بنزن

بگویید می خواهید این ترکیب را بسازید، متر-برومونیتروبنزن، از بنزن:

وقتی با یک سوال ترکیبی مواجه می شوم که نقطه شروع مشخصی مانند این دارد، اولین سوال من همیشه این است:

“چه فرقی دارد؟ چه پیوندهایی برای تشکیل و شکستن از ماده اولیه به محصول نیاز دارند؟”

در این مثال، پیوندهایی که تشکیل می شوند C–NO هستند₂ و C-Br، و پیوندهایی که می شکند C-H و C-H هستند.

سوال دومی که همیشه می پرسم این است:

“چی واکنش ها آیا من می دانم که این پیوندها را شکل می دهد و می شکند؟“.

در این مورد، واکنش های مورد نیاز باید کاملاً ساده باشد: برم زایی (برادر₂، فوریه₃) و نیتراسیون (HNO₃، اچ₂بنابراین₄)

پس آیا این همه چیز است؟ تقریبا.

اینجاست که “نظم عملیات” سر بالقوه زشت خود را به وجود می آورد.

اگر ما فقط بشکه‌ای را انجام دهیم، ابتدا برم‌سازی و سپس نیتراسیون انجام دهیم، چه اتفاقی می‌افتد؟

از آنجایی که اولین واکنش (برم) نصب می شود ارتو-، پارا- کارگردان، واکنش دوم (نیتراسیون) منجر به ناخواسته پارا- و ارتو- محصولات

از آنجایی که ما می خواهیم متا محصول، اولین گام باید نصب a متا– کارگردان (نیتراسیون) به دنبال آن برم.

نکته اصلی این است که بعد از شما پیوندهایی را که نیاز به تشکیل/شکستن دارند تعیین کرده اید، و بعد از شما فهرستی از برخی از واکنش های مورد نیاز برای تشکیل/شکستن این پیوندها را دارید، باید از یک سوال بپرسید سوال سوم هنگام برنامه ریزی یک سنتز:

“در چه سفارش آیا ما این واکنش ها را اجرا می کنیم؟»

(این فقط در مورد سنتز ترکیبات معطر صدق نمی کند – به طور کلی برای سنتز مهم است.)

3. مثال: پاراگراف-اتیل استوفنون

مثالی دیگر. بگویید می خواهیم سنتز کنیم پاراگراف-اتیل استوفنون (زیر):

پیوندهایی که در اینجا تشکیل می شوند دو پیوند کربن-کربن هستند: C-CH₂CH₃ و CC(O)CH₃ و پیوندهایی که می شکند دو پیوند C-H هستند.

دو واکنشی که می توانند این پیوندها را تشکیل دهند و بشکنند عبارتند از:

• Friedel-Crafts acylation برای ساختن CC(O)CH₃ پیوند (همچنین با شکستن C-H)
• Friedel-Craft آلکیلاسیون را برای ساخت C-CH انجام می دهد₂CH₃ پیوند (با شکست C-H)

همانطور که گفتیم، اما این کافی نیست. ما باید به ترتیب عملیات فکر کنیم.

در راه اشتباه برای انجام آن، ابتدا آیلاسیون Friedel-Crafts را انجام دهید، که a را نصب می کند متا کارگردان (کتونی)، به ما می دهد متا محصول بر اساس آلکیلاسیون فریدل کرافت.

با توجه به پاراگراف– جهت گیری محصول مورد نظر ما، بلاقاصله برای برنامه ریزی سنتز نصب است ارتو-، پارا- مدیر اول (گروه اتیل، از طريق آلکیلاسیون Friedel-Crafts) و به دنبال آن آسیلاسیون Friedel-Crafts:

4. خلاصه: برای به دست آوردن محصول Para، ابتدا Ortho، Para Director را نصب کنید. برای به دست آوردن متا، ابتدا Meta Director را نصب کنید

اگر در حال برنامه ریزی برای سنتز یک مولکول با یک ارتو-، پارا- کارگردان و الف متا– مدیر، شما باید ترتیب عملیات را عاقلانه انتخاب کنید:

• برای به دست آوردن پاراگراف– (یا ارتو- ) محصول —-> نصب کنید ارتو-، پارا- کارگردان اول
• برای به دست آوردن متا– محصول —-> نصب کنید متا کارگردان اول

در پست بعدی، چین و چروک دیگری را به این “ترتیب عملیات” اضافه خواهیم کرد. تغییر ماهیت گروه های کارگردانی

5. برخی از تمرینات

در اینجا سه ​​نمونه مسابقه آورده شده است. چگونه هر یک از این سه مولکول را سنتز می کنید؟ کدام عملیات اول است؟

(مثال سوم دارای سه جایگزین است – به یاد داشته باشید که هنگام انجام واکنش‌های جایگزینی معطر الکتروفیل بر روی بنزن‌های غیر جایگزین، فعال‌ترین گروه برنده می‌شود. پست: بنزن‌های جایگزین – قوی‌ترین اهداکننده «برنده»)

---

یادداشت

پس‌اسکریپت: افکار بیشتر در مورد ترتیب عملیات

آیا مواردی وجود دارد که ترتیب عملیات واقعاً مهم نیست؟ البته.

برای اهداف ما، هنگامی که ما در حال برنامه ریزی برای سنتز یک بنزن غیر جایگزین با دو هستیم ارتو-، پارا- کارگردان یا دو نفر متا مدیران، ترتیب عملیات مهم نیست.

• دو جایگزین هالوژن (برم و کلر) پاراگراف به یکدیگر؟ اولین واکنشی که باید انجام دهید را انتخاب کنید.
• نیترو و سولفونیل گرا متا? برای اهداف ما، هر دو راه خوب است.

یک عارضه وجود دارد، و از آنجایی که در بسیاری از دوره‌ها به آن پرداخته نشده است، آن را به این قسمت پایین می‌آورم که افراد نسبتا کمی آن را می‌خوانند.

موضوع مربوط به آلکیلاسیون فریدل کرافت و (تا حدی کمتر) واکنش آسیلاسیون فریدل کرافت است.

واکنش‌های Friedel-Crafts روی حلقه‌های معطر کار نمی‌کنند متا– کارگردانان

به نظر می رسد که واکنش های فریدل کرافت زمانی که گروه های قوی الکترون خارج کننده (به عنوان مثال متا– مدیران، به ویژه NO₂) روی حلقه معطر وجود دارد.

موضوع این نیست که کربوکاتیون ها الکتروفیل های ضعیفی هستند (کربوکاتیون های آلکیل از قوی ترین الکتروفیل های شناخته شده هستند) – این است که واکنش با گروه‌های معطر فقیر از الکترون کندتر از واکنش‌های جانبی بین خود کربوکاتیون‌ها است.

نیتروبنزن به هیچ وجه تحت واکنش فریدل کرافت قرار نمی گیرد.

بنابراین با توجه به انتخاب قرار دادن NO₂ در ابتدا یا انجام واکنش Friedel-Crafts، ابتدا Friedel-Crafts را انجام دهید.